Methoden und Algorithmen für die Systems Biology Graphical Notation

Abstract

Die Systems Biology Graphical Notation (SBGN) ist ein Standard für die visuelle Darstellung von Prozessen und Netzwerken in der Systembiologie. Drei SBGN-Sprachen (PD, ER und AF) ermöglichen es, verschiedene Aspekte biologischer Systeme in unterschiedlichen Detailstufen als SBGN-Karten darzustellen. In dieser Dissertation werden Methoden und Algorithmen zur Unterstützung der Arbeit mit SBGN-Karten beschrieben. Dabei werden Aspekte wie die Übersetzung von Stoffwechselweg-Karten der KEGG-Datenbank in SBGN PD-Karten einschließlich automatischen Layouts und die Umwandlung von SBGN PD-Karten in SBGN AF-Karten besprochen. Zusätzlich wird das Konzept der SBGN Bricks, wiederverwendbarer Module, die spezifische biologische Prozesse repräsentieren, vorgestellt. Die aufgeführten Methoden und Algorithmen sowie weitere Methoden zur Arbeit mit SBGN-Karten wurden in der Software SBGN-ED implementiert. Anhand einiger Beispiele wird die Anwendung der entwickelten Methoden und Algorithmen dargestellt.

The Systems Biology Graphical Notation (SBGN) is a standard for the visual representation of processes and networks in systems biology. Three SBGN languages (PD, ER, and AF) allow for the representation of different aspects of biological systems at different levels of detail as SBGN maps. This PhD thesis describes methods and algorithms supporting the use of SBGN maps. In particular it discusses problems such as the translation of pathway maps from the KEGG database into SBGN PD maps including automatic layout and the conversion of SBGN PD maps into SBGN AF maps. In addition, the concept of the SBGN Bricks, reusable modules which represent specific biological processes, is presented. The methods and algorithms given above as well as other techniques for creating and editing of SBGN maps have been implemented in the software SBGN-ED. Examples are presented showing the application of the developed methods and algorithms.